本文關(guān)鍵詞：無創(chuàng)血氧飽和度綜合儀系統(tǒng)設(shè)計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氧是人體組織細胞中進行新陳代謝所需要的必須的一種元素,在人體中的主要載體是血紅蛋白。血紅蛋白主要分為氧合血紅蛋白(Hb02)和還原血紅蛋白(Hb)兩種,前后兩者的百分比就是血氧飽和度,是血液攜氧能力的重要指標,是臨床護理中一個不可或缺的實時生命信息基數(shù)。人體內(nèi)如果缺氧,會導致軀干的損壞,甚至腦損傷、死亡。這對于護理過程中實時采集血氧飽和度系數(shù)是非常有必要的。 血氧飽和度綜合儀是一種可以實時持續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù),對病人進行無創(chuàng)傷害測量、更為方便地檢測人體動脈中血氧飽和度和脈搏率的儀器。但目前該系統(tǒng)的設(shè)計在信號處理方面仍然存在不小的缺陷,從而它的測量的數(shù)據(jù)精度、重復性、系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面仍有許多可以發(fā)展和完善的地方。 為滿足血氧儀系統(tǒng)對血氧參量要求精確度高、抗干擾能力強和功耗低的設(shè)計要求,本論文采用超低功耗的NXP公司的LPC1678作為主控芯片,依此設(shè)計成了一個無創(chuàng)血氧飽和度檢測儀。初級信號的放大采用了可控增益放大電路,可以根據(jù)實時采集的血氧信號進行幅度比較,以便主控反饋調(diào)節(jié)驅(qū)動探頭信號的幅度。系統(tǒng)的信號放大設(shè)計部分采用了差分運放放大電路,以提高信號的信噪比,并增大信號的共模抑制比。為抑制測量環(huán)境光的干擾,還設(shè)計了一組交直流分離電路,從硬件上有效分隔紅光和紅外光時序電信號,從而達到消除環(huán)境光干擾,提高了系統(tǒng)的工作能力。系統(tǒng)采用了壓控二階電壓源低通濾波電路完成紅光和紅外光的直流分量提取。并且采用了工頻陷波電路濾除工頻電源中的50Hz干擾,取得了良好的效果。信號后端采用微分閾值和基于中值濾波的過采樣算法在系統(tǒng)底層對脈搏波進行預處理,以提取更精確的數(shù)據(jù),使系統(tǒng)的信號實用性大大提高。為傳輸方便實時血氧數(shù)據(jù)根據(jù)BCI協(xié)議下打包,用以太網(wǎng)的形式發(fā)送出去。在遠程PC機上可用方便的人機交互軟件便實現(xiàn)實時顯示脈搏波的波形,并根據(jù)推出的公式算出該系統(tǒng)的R值,從而可以算得不同人不同的血氧飽和度值和脈率值。 本設(shè)計在最后測量了五個不同學生的血氧值和脈率值,經(jīng)比對該系統(tǒng)在性能和數(shù)據(jù)準確率方面上完全達到了醫(yī)療上的要求。整體設(shè)計方案的電路設(shè)計和實際測試結(jié)果證明了該方案的可行性和可靠性,而系統(tǒng)的設(shè)計從上到下都有著詳細的設(shè)計評估,保證著系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性,這對于促進血氧儀系統(tǒng)的發(fā)展將起到十分積級的推動作用。
【關(guān)鍵詞】：血氧飽和度 過采樣 微分閾值 交直流分離電路
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH789
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• Contents10-12
• 第一章 緒論12-17
• 1.1 課題研究的背景及意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 醫(yī)用無創(chuàng)血氧飽和度綜合儀系統(tǒng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 血氧信號處理的國內(nèi)外現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本論文的主要研究內(nèi)容15-17
• 第二章 血氧飽和度的原理及其采樣方法17-28
• 2.1 脈搏波的產(chǎn)生與分析17-18
• 2.2 血氧飽和度的原理18-23
• 2.2.1 郎伯-比爾定律18-19
• 2.2.2 光在皮膚中傳輸及其血氧值的運算19-23
• 2.3 系統(tǒng)整體方案設(shè)計23-27
• 2.3.1 總體架構(gòu)24-25
• 2.3.2 硬件平臺架構(gòu)25-26
• 2.3.3 軟件平臺架構(gòu)26-27
• 2.4 血氧信號提取算法27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第三章 血氧飽和度綜合儀系統(tǒng)的硬件設(shè)計28-48
• 3.1 硬件電路框圖28
• 3.2 前端信號硬件電路設(shè)計28-38
• 3.2.1 反相可控電壓增益放大電路29-31
• 3.2.2 差分放大電路及其電壓跟隨電路31-33
• 3.2.3 濾波電路33-36
• 3.2.4 工頻陷波電路36-38
• 3.3 核心電路設(shè)計38-45
• 3.3.1 主控電路38-41
• 3.3.2 以太網(wǎng)發(fā)送模塊41-43
• 3.3.3 交直流分離電路與反饋電路43-44
• 3.3.4 電源模塊44-45
• 3.4 本章小結(jié)45-48
• 第四章 無創(chuàng)血氧飽和度綜合儀系統(tǒng)的軟件設(shè)計48-63
• 4.1 軟件結(jié)構(gòu)48
• 4.2 微分閾值算法和基于過采樣的中值濾波算法48-53
• 4.3 軟件整體設(shè)計53-61
• 4.3.1 信號AD采集與濾波53-57
• 4.3.2 信號打包及其發(fā)送57-60
• 4.3.3 信號驅(qū)動源控制60-61
• 4.4 PC平臺客戶端設(shè)計61-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 第五章 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果分析63-69
• 5.1 調(diào)試策略與方法63-64
• 5.2 串口模塊調(diào)試64-65
• 5.3 以太網(wǎng)模塊調(diào)試65-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論69-71
• 參考文獻71-75
• 攻讀學位期間發(fā)表的論文及獲獎75-77
• 致謝77

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：無創(chuàng)血氧飽和度綜合儀系統(tǒng)設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：274237